材料发展中的几个重要基础问题

１材料发展的特点材料是人类赖以生存和发展的物质基础,是现代文明的重要支柱。任何材料都会经历一个从诞生到消亡或从摇篮到坟墓的全过程：从地球资源的勘探与开采得到原材料,经制备与合成得到工业材料,进一步加工得到工程材料,再经设计、制造、组装便可应用,材料在...     

SIC材料及器件的应用发展前景

SiC材料是第三代半导体材料,由于可用于军事领域,国外限制该产品的出口。作者首先阐述了SiC 材料的基本特性,介绍了SiC晶体的生长技术及晶体供应商,尤其是国内SiC晶体材料的研制现状,最后评述SiC器件的应用领域和市场前景,并指出中国应建立SiC材料及器件研制和应用的产业链。     

基于第一性原理计算的低维功能材料分子设计

低维材料具有高比表面积以及独特的物理化学特性,是未来能源、信息等技术领域的重要研究内容,但如何实现特定结构和功能是其实际应用的基础.分子是保持化学结构和特性的最小单元,从分子基元出发,可以实现低维材料结构预测以及功能导向的理论设计.本文综述了低维功能材料理论设计方面的研究进展,结合分子设计策略和第一性原理电子结构计算方法,针对特定结构和性能开展理论设计,预测了复杂二维单质晶体结构以及一系列低维新型光催化材料和自旋电子学材料,并揭示了低维材料功能和分子基元物性之间的对应关系,总结和展望了低维功能材料分子设计的优势与挑战.     

编者按

生物医用材料(biomedical materials)是用于对生物体进行诊断、治疗和置换损坏的组织、器官或增进其功能的材料. 按用途可分为组织修复材料(含组织工程与组织诱导材料、植入材料与人工器官等)、药物释放材料与基因载体、临床诊断和生物传感器材料3大类, 当然还包括其他一些特殊的医用材料; 按材料在生理环境中的生物、化学反应水平可分为近于惰性的生物医用材料和生物活性材料两大类; 按照是否降解可以分为可生物降解与吸收的材料以及不可降解材料两大类; 按材料组成和性质分为医用金属材料、医用高分子材料、医用陶瓷材料3大类以及生物衍生材料和医用复合材料等特别种类.     

低维材料中的缺陷效应与电子态调控

低维材料具有大的比表面积、独特的电子结构和优异性能,在新能源、信息等领域具有重要的应用前景.低维材料所具有的特殊电子态可以突破传统半导体材料的尺寸极限,是后摩尔时代重要的候选材料.如何有效地调控低维材料电子结构以满足特定功能的需要是实现这一应用的关键.本文从一维纳米管和二维层状材料中的"缺陷效应"出发,对我们课题组在低维材料电子结构调控方面的研究结果进行综述,揭示空位和吸附原子等点缺陷以及表面修饰和内部填充等对材料的电子结构、电子自旋极化和激发态特性的调控机制与规律,为低维材料在新型电子器件等领域的应用提供依据.     

编者按

<正>21世纪的材料科学家和工程师通过开发新一代的先进材料,试图解决人类面临的诸多挑战.缩短材料从研发到应用的时间,是推动一个具有强大竞争力的制造业和经济增长的原动力.从材料研发到应用需要漫长的周期,其主因是材料在研究与开发过程中主要依赖于经验直觉和反复实验的试错法;旷日持久的实验周期;理论研究、     

构筑离子型高核金属氧簇新策略

正晶态孔材料的设计合成研究是当前国际合成化学的一个研究热点,因为这类材料在吸附、分离、离子交换及光电磁功能材料领域具有广泛的潜在应用~([1～6]).目前,人们熟知的晶态孔材料有金属-有机框架材料(metal-organic frameworks)~([1,2])、无机分子筛材料~([3,4])、共价有机孔材料等~([5,6]),这些晶态孔材料的构建主要是基于配位键或共价键.由于静电力的无方向性和长程性,基于离子键构筑的材料通常是无孔的致密相结构.然而,由于框架结构属性的不同,离子型晶态孔材料在客体识别、选择性及导电等方面具     

中国科学家研制出室温超天塑性大块金属玻璃

长期以来,探索同时具有高强度和大塑性的金属合金材料一直是材料领域追求的目标.一般而言,材料的强度遵循着这样的规律:越小越强,即组成材料的晶粒尺寸越小,材料的强度越高.这个规律的最终极限是每个晶粒仅包含一个原子--原子排列长程无序的玻璃态材料.     

超弹性材料的几何缺陷与稳定性理论

超弹性材料的不稳定性理论研究一直是人们关心的热点之一。本文依托材料的几何缺陷这一视角,从介绍研究材料和结构不稳定理论的传统方法入手,简单介绍了材料和结构不稳定性理论的历史和发展现状,指出传统方法的不足和建立新体系的必要性和可能性。     

《先进钢铁材料》

钢铁材料具有资源丰富、生产规模大、易于加工、性能多样可靠、价格低廉、使用方便和便于回收等特点，是工业生产和人民生活中广泛使用的材料．目前及可预见的未来，钢铁材料仍然是占据主导地位的结构材料，是经济和社会发展的物质基础．     

三维原子探针--从探测逐个原子来研究材料的分析仪器

材料是科学技术和国民经济发展的重要基础,研究和开发先进材料,满足科学技术发展的要求,是材料研究工作者的永恒主题.材料的成分和加工工艺,决定了材料的显微组织,而材料的性能又与显微组织有着密切的关系.因此,研究材料的显微组织是研究开发先进材料的工作基础,而充分并正确利用现代的各种分析仪器,是研究显微组织的关键.本文介绍了一种能够分析逐个原子的仪器——三维原子探针,用这种仪器可以了解金属材料中不同合金元素在微区中不均匀分布的问题;可以了解合金元素在各种界面及晶体缺陷处的偏聚分布;可以了解显微组织变化初期时只有数十个不同原子发生团聚时的过程.三维原子探针是目前最微观的分析仪器,能够进行成分的定量分析,在研究金属材料的许多问题时都可以发挥重要的作用.     

90年代的热门材料

材料科学正进入一个前所未有的挑战时代和成果迭出的阶段。借助新技术,比如扫描隧道显微镜、原子力显微镜和各种光谱法,材料科学家能比十年前更好地了解进而控制材料的结构和特性。本文将让人们一览材料研究的6大热点,它们是:陶瓷、高级纤维复合物、聚合物、超塑钢、金属-基体复合物、超导材料。陶瓷陶瓷研究体现了材料研究一体化的程度。单块材料,如矾土、硅、碳化物和氮化硅是今天可得到的最先进的结构陶瓷,但由于脆性问题,它们只适用于应力相对低的领域。对它们的研究主要集中于通过添加连续纤维.用其他材料层压它们或用金属熔合它们,达到增强这些材料强度之目的。     

对材料研究的一些看法

一、材料是科学技术的先导自古以来,人类文化的进步都是以材料的发展为其标志。一种新材料的发展可以引起人类的文化和生活以新的变化。石器、陶器、瓷器、铁器、铜器、玻璃、钢、水泥、有机高分子、单晶材料……等的发明为人类的生活带来幸福。科学是人类对自然的认识,技术是这种认识基础上的再创造。而材料的发展则是保证了科学技术的实现。没有新材料的发展不可能使新的科学技术成为现实。因此,从这个意义上说,材料是科学技术的先导。当然,材料的发展依从于其它科学技术的发展,这是相辅相成的关系。而材料作为一门独立的学科除了必须要遵循其它基础学科的成就和规律外,还有其个性和综合性。但是材料科学相对来说毕竟还是比较年轻的,因此具有极大的发展潜力。对先     

材料基因组计划简介

美国总统奥巴马明确指出“材料基因组计划”(The Materials Genome Initiative, MGI) 的总目标是“将先进材料的发现、开发、制造和使用的速度提高一倍”。白宫科技政策办公室在2011年6月发布的相应的白皮书《具有全球竞争力的材料基因组计划》中阐述了材料创新基础设施的三个平台：计算工具平台、实验工具平台和数字化数据(数据库及信息学)平台。材料基因组计划/工程不仅仅是要开发快速可靠的计算方法和相应的计算程序,而且也要开发高通量的实验方法来对理论进行快速验证并为数据库提供必须的输入,还要建立普适可靠的数据库和材料信息学工具,以加速新材料的设计和使用。材料基因组计划/工程旨在材料领域建立一个新的以理论模拟和预测优先、实验验证在后的“文化”,从而取代现有的以经验和实验为主的材料研发的理念。     

具有铁磁和铁电特性的纳米尺度纯手性C_3对成混合价锰簇

<正>多铁性材料是指同时具有铁电性和铁磁性的一类多功能材料,能同时对外加磁场和外加电场进行信号响应,具有重要的理论意义和应用前景.制备同时具有铁电性和铁磁性的材料具有很强的挑战性。     

Co_(78-x)Fe_xB_(14)Si_8非晶态合金的穆斯堡尔效应

研究非晶态磁性合金的宏观性能与微观结构的关系是改善材料磁性和创制新型非晶材料的一个重要途径,近年来逐渐受到重视。利用穆斯堡尔效应研究高B_1(饱和磁通密度)非晶材料的工作已有较多的进展,但研究高μ(磁导率)非晶材料,尤其是Co-Fe基合金的还较     

基于超宽带隙聚合物给体的有机太阳能电池效率超过16％

正有机太阳能电池具有质轻价廉、柔韧性好、易于制备大面积器件等独特的优势,备受国内外科学界和产业界的关注,成为新能源领域的研究热点之一.有机太阳能电池的关键材料是聚合物或小分子给体材料和富勒烯或非富勒烯受体材料.近年来,得益于非富勒烯受体材料的开发,有     

红色有机电致发光材料研究进展

在有机电致发光材料中, 红色发光材料是实现全色显示必不可少的三基色材料之一, 也是目前发光材料中最为稀缺的材料. 近几年来, 关于红光材料的研究报道异常活跃. 本文从材料结构的角度出发, 对红光材料的研究状况加以概述, 讨论分子结构对材料性能的影响, 并针对目前存在的问题, 提出相应的研究设想.     

层状硅酸盐Magadiite的层板剥离

以十六烷基三甲基溴化胺和四丙基氢氧化铵为膨化剂, 利用超声波的空化作用将合成的层状硅酸盐Magadiite进行层板剥离, 从而制备了一种新型介孔材料. 采用了XRD、氮气吸附、NMR, IR, SEM和TEM等表征工具对这种材料的结构和形貌进行了详细的表征. 研究结果表明: 这种材料在长程上是无序的而在短程上是有序的. 此外, 这种新型介孔材料不仅具有高的比表面, 而且约有一半的部分是外表面. 形貌观察进一步表明这种介孔材料的孔壁是由不规则的单个晶体片层组成. 由于这些结构特点, 这种新型介孔材料同时满足了孔壁晶体化, 良好的大分子可接近性的要求.     

层状硅酸盐Magadiite的层板剥离

以十六烷基三甲基溴化胺和四丙基氢氧化铵为膨化剂,利用超声波的空化作用将合成的层状硅酸盐Magadiite进行层板剥离,从而制备了一种新型介孔材料.采用了XRD、氮气吸附、NMR,IR,SEM和TEM等表征工具对这种材料的结构和形貌进行了详细的表征.研究结果表明:这种材料在长程上是无序的而在短程上是有序的.此外,这种新型介孔材料不仅具有高的比表面,而且约有一半的部分是外表面.形貌观察进一步表明这种介孔材料的孔壁是由不规则的单个晶体片层组成.由于这些结构特点,这种新型介孔材料同时满足了孔壁晶体化,良好的大分子可接近性的要求.